RU2323681C2 - Method of correction of human functional condition - Google Patents
Method of correction of human functional condition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2323681C2 RU2323681C2 RU2006118481/14A RU2006118481A RU2323681C2 RU 2323681 C2 RU2323681 C2 RU 2323681C2 RU 2006118481/14 A RU2006118481/14 A RU 2006118481/14A RU 2006118481 A RU2006118481 A RU 2006118481A RU 2323681 C2 RU2323681 C2 RU 2323681C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cardiointervalogram
- analysis
- command
- microcontroller
- patient
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицине, а именно к физиологии и терапии, и может быть использовано в системах диагностики и коррекции функционального состояния человека.The invention relates to medicine, namely to physiology and therapy, and can be used in systems for diagnosing and correcting a person’s functional state.
Известен «Способ функциональной психофизиологической коррекции состояния человека и диагностики в процессе коррекции» (патент РФ №2221477), сущность которого заключается в визуальном представлении пациенту его собственной кардиоритмограммы (кардиоинтервалограммы) в реальном времени, при этом пациент анализирует свою кардиоритмограмму и синхронизирует свои дыхательные движения с колебаниями собственного сердечного ритма: при повышении частоты сердечных сокращений осуществляет вдох, а при снижении частоты сердечных сокращений - выдох. Такая кардиореспираторная синхронизация (тренинг с биологической обратной связью (БОС) кардиореспираторной системы, кардиореспираторный БОС-тренинг) стимулирует блуждающий нерв, приводит к релаксации пациента. Недостатком способа является активная вовлеченность в анализ кардиоритмограммы пациента, что снижает степень его релаксации. Вторым недостатком является привязанность пациента (испытуемого) к монитору, что накладывает ограничения на условия проведения сеансов биологической обратной связи и затрудняет или даже делает невозможным сочетание сеансов биологической обратной связи с другими видами активной нагрузки на организм (физической, психологической и др.).The well-known "Method of functional psychophysiological correction of a person’s state and diagnostics in the process of correction" (RF patent No. 2221477), the essence of which is to visually present to the patient his own cardiac rhythmogram (cardiointervalogram) in real time, while the patient analyzes his cardiac rhythmogram and synchronizes his respiratory movements with oscillations of your own heart rhythm: when you increase the heart rate, you breathe in, and when the heart rate decreases, you exhale . Such cardiorespiratory synchronization (biofeedback training (BFB) of the cardiorespiratory system, cardiorespiratory BFB training) stimulates the vagus nerve and leads to patient relaxation. The disadvantage of this method is the active involvement in the analysis of the cardiac rhythmogram of the patient, which reduces the degree of relaxation. The second drawback is the attachment of the patient (subject) to the monitor, which imposes restrictions on the conditions for conducting biological feedback sessions and makes it difficult or even impossible to combine biological feedback sessions with other types of active load on the body (physical, psychological, etc.).
Задачей изобретения является повышение эффективности воздействия на вегетативную нервную систему человека способами кардиореспираторной синхронизации с организацией биологической обратной связи путем исключения дополнительной психологической нагрузки на пациента в виде анализа собственной кардиоинтервалограммы, а также повышение мобильности всего комплекса кардиореспираторной синхронизации для сочетания сеансов биологической обратной связи с другими видами активной нагрузки на организм путем исключения обязательной визуальной связи пациента с комплексом.The objective of the invention is to increase the effectiveness of the impact on the autonomic nervous system of a person by means of cardiorespiratory synchronization with the organization of biological feedback by eliminating additional psychological burden on the patient in the form of an analysis of their own cardiointervalogram, as well as increasing the mobility of the entire complex of cardiorespiratory synchronization to combine biological feedback sessions with other types of active stress on the body by eliminating mandatory visual Noah connection of the patient with the complex.
Сущность изобретения заключается в коррекции функционального состояния человека посредством ввода в цепь биологической обратной связи микрокомпьютерного регистратора-анализатора, который анализирует кардиоинтервалограмму и в оптимальные моменты времени формирует управляющие команды на вдох-выдох, которым подчиняется пациент.The essence of the invention is to correct the functional state of a person by introducing into the biofeedback circuit a microcomputer recorder-analyzer that analyzes a cardiointervalogram and at optimal times generates control commands for inhalation-exhalation, which the patient obeys.
На фиг.1 представлена структурная схема комплекса кардиореспираторной синхронизации; на фиг.2 представлена кардиоинтервалограмма с запоздалой реакцией частоты сердечных соеращений (ЧСС) на вдох (с «парадоксальной» реакцией); на фиг.3 представлена блок-схема алгоритма подпрограммы, обеспечивающей анализ кардиоинтервалограммы и формирование управляющих сигналов; на фиг.4 представлено сравнение реальных графиков кардиоинтервалограммы во время проведения сеанса кардиореспираторного БОС-тренинга предлагаемым способом и способом, предложенным в прототипе, у одного и того же человека; на фиг.5 показана кардиоинтервалограмма во время проведения сеанса кардиореспираторного БОС-тренинга предлагаемым способом в сочетании с равномерной нагрузкой на велоэргометре. На фиг.6 представлена кардиоинтервалограмма при совмещении сеансов кардиореспираторного БОС-тренинга с ортостатической пробой.Figure 1 presents the structural diagram of the complex cardiorespiratory synchronization; figure 2 presents a cardiointervalogram with a delayed response of the heart rate (HR) to inhalation (with a "paradoxical" reaction); figure 3 presents the block diagram of the algorithm of the subroutine, providing analysis of the cardiointervalogram and the formation of control signals; figure 4 presents a comparison of real graphs of the cardiointervalogram during a session of cardiorespiratory biofeedback training of the proposed method and the method proposed in the prototype, in the same person; figure 5 shows a cardiointervalogram during a session of cardiorespiratory biofeedback training of the proposed method in combination with a uniform load on a bicycle ergometer. Figure 6 presents a cardiointervalogram when combining sessions of cardiorespiratory biofeedback training with an orthostatic test.
Способ осуществляется следующим образом. На человека 1 накладывают электроды 2 микрокомпьютерного регистратора-анализатора. Потенциалы электрокардиограммы усиливаются усилителем биопотенциалов 3, фильтруются от помех блоком фильтров 4 и поступают на аналоговый вход микроконтроллера 5, программа которого позволяет оцифровывать сигнал, выделять RR-интервалы, затем их регистрировать в памяти (блок 7, фиг.1), анализировать и, в результате анализа, формировать управляющие сигналы на вдох-выдох, которые поступают на блок выдачи команд (блок 6, фиг.1). Блок выдачи команд воздействует на органы слуха, и(или) зрения, и(или) осязания человека, т.е. выдает команды в звуковом, и(или) визуальном, и(или) тактильном виде. Человек подчиняется командам и совершает дыхательные движения, которые обратно воздействуют на RR-интервалы (частоту сердечных сокращений), т.е. цепь биологической обратной связи замыкается. Для достижения максимальной релаксации рекомендуется поза лежа и(или) с закрытыми глазами.The method is as follows. Electrodes 2 of a microcomputer recorder-analyzer are applied to a
Как известно, при вдохе RR-интервалы укорачиваются относительно исходного уровня (частота сердечных сокращений увеличивается), а при выдохе RR-интервалы удлиняются относительно исходного уровня (частота сердечных сокращений уменьшается). Процесс монотонного уменьшения RR-интервалов на вдохе у большинства здоровых людей длится примерно 4-7 секунд, а затем, даже при продолжающемся вдохе, RR-интервалы начинают увеличиваться. Процесс монотонного увеличения RR-интервалов на выдохе у большинства здоровых людей длится примерно 3-5 секунд (и происходит, как правило, быстрее процесса монотонного уменьшения RR-интервалов), а затем, даже при продолжающемся выдохе, RR-интервалы начинают уменьшаться. Если в момент перехода через максимум кардиоинтервалограммы изменить фазу дыхания, то наступит кардиореспираторная синхронизация (явление функционального резонанса кардиореспираторной системы [1]) с максимальной стимуляцией блуждающего нерва и релаксацией пациента. На этом явлении основана работа выбранного прототипа, а также целый ряд других подобных методик [2, 3]. Однако организация биологической обратной связи в этих способах подразумевает активную вовлеченность в анализ кардиоритмограммы пациента, что снижает степень его релаксации, а также формирует привязанность пациента (испытуемого) к монитору, а это накладывает ограничения на условия проведения сеансов биологической обратной связи. Устранить эти недостатки возможно вводом в цепь биологической обратной связи микрокомпьютерного регистратора-анализатора, который анализирует кардиоинтервалограмму и в оптимальные моменты времени формирует управляющие команды на вдох-выдох, которым подчиняется пациент.As you know, when you inhale, the RR intervals are shortened relative to the initial level (heart rate increases), and when you exhale, the RR intervals are lengthened relative to the initial level (heart rate decreases). The process of monotonous reduction of RR-intervals during inspiration in most healthy people lasts approximately 4-7 seconds, and then, even with continued inspiration, RR-intervals begin to increase. The process of monotonically increasing RR intervals on expiration in most healthy people lasts about 3-5 seconds (and usually occurs faster than the process of monotonously decreasing RR intervals), and then, even with continued expiration, RR intervals begin to decrease. If at the moment of transition through the maximum of the cardiointervalogram the breathing phase is changed, then cardiorespiratory synchronization (the phenomenon of functional resonance of the cardiorespiratory system [1]) will occur with maximum vagus nerve stimulation and patient relaxation. The work of the selected prototype, as well as a number of other similar techniques, is based on this phenomenon [2, 3]. However, the organization of biological feedback in these methods implies active involvement in the analysis of the patient’s cardiorhythmogram, which reduces the degree of relaxation, and also forms the patient’s (subject's) attachment to the monitor, and this imposes restrictions on the conditions for conducting biological feedback sessions. It is possible to eliminate these shortcomings by introducing into the biofeedback circuit a microcomputer recorder-analyzer that analyzes the cardiointervalogram and at optimal times creates control commands for inhalation-expiration, which the patient obeys.
Практические испытания способа организации биологической обратной связи с анализом кардиоинтервалограммы пациента микрокомпьютерным регистратором-анализатором в реальном времени показали, что в ряде случаев характер изменения RR-интервалов при вдохе и выдохе не подчиняется выше сформулированному правилу и происходит обратная («парадоксальная») реакция, в частности у некоторых людей наблюдалась запоздалая реакция учащения (урежения) ритма сердца на вдох (выдох), что приводило к появлению вслед за одним экстремумом других экстремумов, непосредственно не связанных с явлением кардиореспираторной синхронизации (функционального резонанса), а зависящих от индивидуальных особенностей реакции ритма сердца на дыхательные движения. Из-за этого микрокомпьютерный регистратор-анализатор выдавал неверные команды. Для ликвидации этого негативного эффекта был введен сразу за выданной командой интервал блокировки анализа, во время которого наличие экстремума не приводит к выдаче управляющей команды. Длительность интервала блокировки целесообразно брать равным трем кардиоциклам после команды вдоха и одному кардиоциклу после команды выдоха. Это значение является компромиссом между ошибками первого и второго рода, то есть между пропуском экстремума, обусловленного резонансными свойствами кардиореспираторной системы и ложными срабатываниям анализатора экстремумов. Различие длительности этих двух интервалов блокировки обусловлено разной скоростью процессов увеличения и уменьшения RR-интервалов (фиг.2).Practical tests of the method of organizing biological feedback with the analysis of the patient’s cardiointervalogram by the microcomputer registrar analyzer in real time showed that in some cases the nature of the change in RR-intervals during inspiration and expiration does not obey the above formulated rule and a reverse (“paradoxical”) reaction occurs, in particular in some people there was a delayed reaction of an increase (decrease) in the heart rate to inhale (exhale), which led to the appearance of other extrema following one extreme, not directly related to the phenomenon of cardiorespiratory synchronization (functional resonance), but depending on the individual characteristics of the reaction of the heart rhythm to respiratory movements. Because of this, the microcomputer recorder / analyzer issued incorrect commands. To eliminate this negative effect, an analysis blocking interval was introduced immediately after the command issued, during which the presence of an extremum does not lead to the issuance of a control command. It is advisable to take the duration of the blocking interval equal to three cardiocycles after the inhalation command and one cardiocycle after the exhalation command. This value is a compromise between errors of the first and second kind, that is, between the omission of the extremum due to the resonance properties of the cardiorespiratory system and the false positives of the extremum analyzer. The difference in the duration of these two blocking intervals is due to the different speed of the processes of increasing and decreasing RR-intervals (figure 2).
Блок-схема алгоритма подпрограммы микроконтроллера, обеспечивающей анализ кардиоинтервалограммы и формирование управляющих сигналов с учетом интервала блокировки, представлена на фиг.3.The block diagram of the algorithm of the microcontroller subroutine, providing the analysis of the cardiointervalogram and the formation of control signals taking into account the blocking interval, is presented in Fig.3.
На фиг.4 представлено сравнение кардиоинтервалограмм, полученных у одного и того же человека в одинаковых условиях способом, описанном в прототипе (слева на фиг.4) и предлагаемым способом (справа на фиг.4). По субъективным ощущениям глубина релаксации при организации биологической обратной связи предлагаемым способом выше, чем при организации биологической обратной связи способом-прототипом. По объективным данным при кардиореспираторной синхронизации способом-прототипом усредненные RR-интервалы удлинились с 0,75 до 0,87 с (ЧСС соответственно уменьшилась с 80 до 69 уд./мин), а при кардиореспираторной синхронизации предлагаемым способом усредненные RR-интервалы удлинились с 0,76 до 1,05 с (ЧСС соответственно уменьшилась с 79 до 57 уд./мин), что отражает большую релаксацию пациента и большую стимуляцию блуждающего нерва предлагаемым способом по сравнению с прототипом. Подобные результаты получены и у других испытуемых.Figure 4 presents a comparison of cardiointervalograms obtained from the same person under identical conditions by the method described in the prototype (left in figure 4) and the proposed method (right in figure 4). According to subjective feelings, the depth of relaxation when organizing biological feedback by the proposed method is higher than when organizing biological feedback by the prototype method. According to objective data, with cardiorespiratory synchronization by the prototype method, the averaged RR intervals lengthened from 0.75 to 0.87 s (heart rate decreased from 80 to 69 beats / min, respectively), and with cardiorespiratory synchronization by the proposed method, the averaged RR intervals lengthened from 0 , 76 to 1.05 s (heart rate, respectively, decreased from 79 to 57 beats / min), which reflects a greater relaxation of the patient and greater stimulation of the vagus nerve of the proposed method in comparison with the prototype. Similar results were obtained from other subjects.
Человеку в предлагаемом способе организации биологической обратной связи отводится пассивная роль, т.е. человек просто подчиняется командам микрокомпьютерного регистратора-анализатора, причем визуальная связь с техническими устройствами не обязательна, достаточна звуковая связь. Это позволяет совместить сеансы биологической обратной связи с другими видами активной нагрузки на организм (физической, психологической и др.). На фиг.5 представлен пример кардиоинтервалограммы при совмещении сеансов кардиореспираторного БОС-тренинга предлагаемым способом с равномерной нагрузкой на велоэргометре, а на фиг.6 представлена кардиоинтервалограмма при совмещении сеансов кардиореспираторного БОС-тренинга с ортостатической пробой.A person in the proposed method of organizing biological feedback is given a passive role, i.e. a person simply obeys the commands of a microcomputer recorder-analyzer, and visual communication with technical devices is not required, sound communication is sufficient. This allows you to combine biological feedback sessions with other types of active load on the body (physical, psychological, etc.). Figure 5 presents an example of a cardiointervalogram when combining sessions of cardiorespiratory BOS training with the proposed method with a uniform load on a bicycle ergometer, and Fig.6 shows a cardiointervalogram when combining sessions of cardiorespiratory BOS training with orthostatic breakdown.
Таким образом, ввод в цепь биологической обратной связи микрокомпьютерного регистратора-анализатора, который анализирует кардиоинтервалограмму и в оптимальные моменты времени формирует управляющие команды на вдох-выдох, которым подчиняется пациент, исключает дополнительную психологическую нагрузку на пациента в виде анализа собственной кардиоинтервалограммы, а также исключает обязательную визуальную связь пациента с техническими устройствами, что позволяет добиться большей релаксации пациента, повысить эффективность воздействия на вегетативную нервную систему человека способами кардиореспираторной синхронизации с организацией биологической обратной связи, а также повысить мобильность всего комплекса кардиореспираторной синхронизации для сочетания сеансов биологической обратной связи с другими видами активной нагрузки на организм. Ввод в подпрограмму анализа экстремумов интервалов блокировки анализа позволяет учитывать возможность индивидуальной реакции учащения (урежения) ритма сердца на вдох (выдох) с появлением вслед за одним экстремумом кардиоинтервалограммы других экстремумов, непосредственно не связанных с явлением кардиореспираторной синхронизации (функционального резонанса) и являющихся в данном случае шумом.Thus, the introduction into the biofeedback circuit of a microcomputer recorder-analyzer that analyzes the cardiointervalogram and at optimal times generates control commands for inhalation-expiration, which the patient obeys, eliminates additional psychological burden on the patient in the form of an analysis of his own cardiointervalogram, and also eliminates the mandatory visual connection of the patient with technical devices, which allows to achieve greater patient relaxation, increase the effectiveness of exposure I use the methods of cardiorespiratory synchronization with the organization of biological feedback to the human autonomic nervous system, as well as increase the mobility of the entire complex of cardiorespiratory synchronization to combine biological feedback sessions with other types of active load on the body. Entering into the subroutine of the analysis of extrema of the analysis blocking intervals allows one to take into account the possibility of an individual reaction of an increase (decrease) in the heart rate to inhale (exhale) with the appearance of other extrema following one extremum that are not directly related to the phenomenon of cardiorespiratory synchronization (functional resonance) and are in this case the noise.
Источники информацииInformation sources
1. Ващилло Е.Г., Зингерман А.М, Константинов М.А. Исследование резонансных характеристик сердечно-сосудистой системы. //Физиология человека, 1983. Т.9, №2. С.257-265.1. Vashchillo E.G., Zingerman A.M., Konstantinov M.A. Study of the resonant characteristics of the cardiovascular system. // Human physiology, 1983. T.9, No. 2. S.257-265.
2. Патент РФ №2190952. Способ лечения опийной зависимости, отягощенной нейроциркуляторной дистонией, у подростков в остром периоде / Яковлев Н.М., Сметанкин А.А. Опубл. 2002.10.20.2. RF patent No. 2190952. A method for the treatment of opiate dependence, aggravated by neurocirculatory dystonia, in adolescents in the acute period / Yakovlev N.M., Smetankin A.A. Publ. 2002.10.20.
3. Авт. св. СССР №1745200. Способ функциональной коррекции артериального давления/ Гондарева Л.Н., Василевский Н.Н., Сейсембеков Т.З. и др., Опубл. 1992.07.07.3. Auth. St. USSR No. 1745200. The method of functional correction of blood pressure / Gondareva L.N., Vasilevsky N.N., Seisembekov T.Z. et al., Publ. 1992.07.07.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006118481/14A RU2323681C2 (en) | 2006-05-29 | 2006-05-29 | Method of correction of human functional condition |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006118481/14A RU2323681C2 (en) | 2006-05-29 | 2006-05-29 | Method of correction of human functional condition |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006118481A RU2006118481A (en) | 2007-12-10 |
RU2323681C2 true RU2323681C2 (en) | 2008-05-10 |
Family
ID=38903543
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006118481/14A RU2323681C2 (en) | 2006-05-29 | 2006-05-29 | Method of correction of human functional condition |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2323681C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2465816C2 (en) * | 2011-02-02 | 2012-11-10 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации | Method for vegetative balance correction in patients with acute myocardial infarction |
RU2471453C1 (en) * | 2011-11-16 | 2013-01-10 | Юрий Владимирович Балабанов | Method of correcting vision disorders by creation of biological feedback and apparatus complex for its realisation |
-
2006
- 2006-05-29 RU RU2006118481/14A patent/RU2323681C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ТИМОШЕНКО О.В. Методы биологической обратной связи в реабилитации больных ишемической болезнью сердца на санаторном этапе. Биологически обратная связь. 2000. №1, с.56. MARANGONI D., PARAT G. Ambulatory monitoring instrumentation. Biomedical application of ambulatory monitoring instrumentation. Verona, Italy, 1993, 42р. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2465816C2 (en) * | 2011-02-02 | 2012-11-10 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации | Method for vegetative balance correction in patients with acute myocardial infarction |
RU2471453C1 (en) * | 2011-11-16 | 2013-01-10 | Юрий Владимирович Балабанов | Method of correcting vision disorders by creation of biological feedback and apparatus complex for its realisation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006118481A (en) | 2007-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Cappo et al. | The utility of prolonged respiratory exhalation for reducing physiological and psychological arousal in non-threatening and threatening situations | |
US9132333B2 (en) | Method and system for maintaining a state in a subject | |
Gholamrezaei et al. | Psychophysiological responses to various slow, deep breathing techniques | |
EP1729845B1 (en) | Methods and devices for relieving stress | |
Fennell et al. | A single session of meditation reduces of physiological indices of anger in both experienced and novice meditators | |
US20130158375A1 (en) | Alarm Processor for Detection of Adverse Hemodynamic Effects of Cardiac Arrhythmia | |
CA2604741C (en) | Methods and devices for relieving stress | |
CN109199350B (en) | Sleep disorder comprehensive testing and training method and system based on virtual reality situation | |
US20200218338A1 (en) | System for communicating sensory information with an interactive system and methods thereof | |
Zaccaro et al. | Brain-heart interactions are modulated across the respiratory cycle via interoceptive attention | |
Subahni et al. | Association of mental stress with video games | |
Jovanov | On spectral analysis of heart rate variability during very slow yogic breathing | |
Kreibig et al. | Psychophysiological response patterning in emotion: Implications for affective computing | |
US11878166B2 (en) | Peripheral nerve stimulation for RLS or PLMD with sensors for monitoring of sleep-related data | |
CN115227215A (en) | Resonance respiration-based non-invasive vagal nerve stimulation method and related device | |
Sargunaraj et al. | Cardiac rhythm effects of. 125-Hz paced breathing through a resistive load: implications for paced breathing therapy and the polyvagal theory | |
RU2323681C2 (en) | Method of correction of human functional condition | |
CN104757967A (en) | Cardiopulmonary coupling feedback method and device | |
Reilly et al. | Respiratory sinus arrhythmia during speech production | |
US20230001130A1 (en) | Augmented reality coordinated with nerve stimulation to enhance performance | |
da Cunha-Martins et al. | Short-term usage of three non-invasive ventilation interfaces causes progressive discomfort in healthy adults | |
McClain et al. | An acute bout of a controlled breathing frequency lowers sympathetic neural outflow but not blood pressure in healthy normotensive subjects | |
Mason et al. | Determining the relationship of heart rate and blood pressure using voluntary cardio-respiratory synchronization (VCRS) | |
Chlif et al. | Relationship between electromyogram spectrum parameters and the tension-time index during incremental exercise in trained subjects | |
JP7528643B2 (en) | Measurement device, measurement method, and program |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080530 |